材基本学期作业题

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题 6-24 确定下列情况下的工程应变?e和真实应变?T,说明何者更能反映真实的变形特

定:

① 由L伸长至1.1L; ③ 由L伸长至2L;

② 由h压缩至0.9h; ④ 由h压缩至0.5h。

题 6-25 已知镁(c/a=1.62)单晶在孪生时所需的临界分切应力比滑移时大好几倍,试问,

当沿着Mg单晶的[0001]方向拉伸或压缩时,晶体的变形方式如何?

题 6-26 试指出Cu和α-Fe两晶体易滑移的晶面和晶向,并求出他们的滑移面间距,滑移

方向上的原子间及点阵阻力。(已知GCu=48.3GPa,Gα-Fe=81.6GPa,ν=0.3)。

题 6-27 实践表明,高度冷轧的镁板在深冲时往往会裂开,试分析其原因。

题 6-28 什么是织构(或择优取向)?形成形变织构(或加工织构)的基本原因是什么? 题 6-29 举例说明织构对金属的加工及使用行为的影响。

题 6-30 高度冷轧的铝板在高温退火后会形成完善的{001}<100>织构(立方织构)。如果将

这种铝板深冲成杯,会产生几个制耳?在何位置?

?12(ρ

题 6-31 设运动位错被钉扎以后,其平均间距l??为位错密度),又设Cu单晶已经

应变硬化到这种程度,作用在该晶体所产生的分切应力为14MPa,已知G=40GPa,b=0.256nm,计算Cu单晶的位错密度。

题 6-32 设合金中一段直位错线运动时受到间距为λ的第二相粒子的阻碍,试求证:使位错

按绕过机制继续运动所需的切应力为:?????2TGb?Bln??2r??,式中,T为线b?2?r?0?张力;b为柏氏矢量;G为切变模量;r0为第二相粒子半径;B为常数。

题 6-33 40钢经球化退火后,渗碳体全部呈半径为10μm的球状,且均匀地分布在α-Fe基

础上。已知Fe的切变模量G=7.9×104MPa,α-Fe的点阵常数a=0.28nm,试计算40钢的切变强度。

题 6-34 已知平均晶粒直径为1mm和0.0625mm的α-Fe的屈服强度分别为112.7MPa和

196MPa,问平均晶粒直径为0.0196mm的纯铁的屈服强度为多少?

题 6-35 已知工业纯铁的屈服强度σS=70MPa,其晶粒大小为NA=18个/mm2,当NA=4025

个/mm2时,σS=95MPa。试计算NA=260个/mm2时的σS。

题 6-36 如果要求你用双面面痕法测定某一六方金属的孪生系统,请写出整个实验程序。 题 6-37 实验测得某种材料的屈服极限σs和晶粒度d的关系如下表。请验证这些数据是否

符合Hall-Patch公式。如果符合,请用最小二乘法确定公式中的常数,并由此计算晶粒度为d=10μm的材料的屈服极限。 d/μm σs/Pa

题 6-38 讨论金属中内应力的基本特点、成因,以及对金属加工和使用的影响。 题 6-39 简述陶瓷材料(晶态)塑性变形的特点。

题 6-40 讨论金属的应变硬化现象、影响因素及其对金属加工和使用行为的影响。 题 6-41 总结、比较FCC与BCC晶体的变形和断裂行为,并加以解释。

题 6-42 一块宽为2w的大平板的一侧有一个长为a=25mm的穿透边缘裂纹(w>>a),拉

应力垂直于裂纹表面。已知材料的K1c=26×103N/m3/2,试求此板的脆断强度(不考虑塑性变形。对于w>>a的单边穿透边缘裂纹,从手册查得其形状因子为Q≈0.797)。

题 6-43 讨论线弹性断裂力学的应用范围。 题 6-44 总结影响金属韧性和强度的因素。 题 6-45 简述断口分析的应用和分析步骤。 题 6-46 简述应变软化及超塑性现象,说明其原因。

250 103 111 131 37 193 18 207 6.9 303 5.4 341 3.0 428 6.3 解题示范

例 6-1

已知一BCC晶体,其滑移系统为{110}<111>,现沿[123]方向加载一拉力,试计算其滑移启动时的系统。

解:

首先画出晶体的(001)标准投影图,如图6-20所示。

在标准投影图中找到加载方向[123]所在的取向三角形[011]?[111]?[001]。

图6-20 (001)方向的标准投影图

已知该BCC晶体的滑移系统为{110}<111>,所以通过镜像规则可以得到,滑移面应为(011)的镜像(101),滑移方向应为[111]的镜像[111]。因此,该BCC晶体在加载方向为[123]的拉力下,滑移系统为(101)[111]。

例 6-2

已知一BCC晶体,其滑移系统为{110}<111>,现沿[123]方向加载一拉力,试计

算当切变量达到

解:

6时棒轴的取向。 4?已知d?[123], ??6。 4由上题计算可知沿[123]方向拉伸时,滑移系统为(101)[111],所以可得:

?[101]n?2

?[111]b?3

因为

?????D?d??(d?n)b

代入数据得到:

?6[123]?[101][111] D?[123]??()423?[034]

例 6-3 解:

HCP晶体,发生孪生时,[0001]方向是伸长还是缩短?

(1012)[1011]3a(1012)[1011]c2c2a3

a1a2

图6-21 HCP晶体孪生时[0001]方向的变化

如图6-21所示:

tg??由此得: ? ? ?

3a/23? c/2c/a当c/a =3时,tg? =1,? =45°,2? =90°; 当c/a > 当c/a <

3时,tg? <1,? < 45°,2? < 90°,锐角区,晶向缩短; 3时,tg? >1,? > 45°,2? > 90°,钝角区,晶向伸长。

所以,[0001]方向在孪生后是伸长或缩短,关键是看c/a的大小。

例 6-4

为什么Zn在[0001]方向上拉伸时,必然很脆,而在[0001]方向上压缩时有一定的塑性?

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